JP3936392B2

JP3936392B2 - High pressure discharge lamp

Info

Publication number: JP3936392B2
Application number: JP52809795A
Authority: JP
Inventors: ルイスカロライナアルフォンスピータース; ギルベルトエンゲルス
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1994-05-03
Filing date: 1995-04-25
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: WO1995030237A1; DE69510883T2; DE69510883D1; JPH09504641A; EP0708977A1; CN1090809C; EP0708977B1; US5793161A; CN1128081A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、真空気密に閉じられ、イオン化可能な封入物を含み、各電極に接続された導線がその中に入る放電容器をそなえ、前記の電極は、先端を有するタングステンの電極ロッドと、先端近くでこの電極ロッドの周囲と接触するターンを有するタングステンの巻付け線とを有する高圧放電ランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような高圧放電ランプは、米国特許明細書第５，００１，３９７号（ＵＳ−Ａ−５，００１，３９７）より知られている。
【０００３】
電極の巻付け線は、この巻付け線がない場合にくらべて、動作中電極温度を低くするという目的を有する。電極は実際に大きな熱放散面を与えられる。他の目的は、例えば電極をエミッタの懸濁液中に浸して巻付け線のターンの間にエミッタを保持し、これにより電極の仕事関数を低くすることであろう。
【０００４】
公知のランプの電極は、少なくともその１つが比較的大きなピッチを有するターンの第１の層を有する巻付け線と、この巻付け線の第１の層の方向と反対向きに該第１の層上に設けられたターンの第２の層とを有する。これ等の第１及び２の層は一体でもよく、この場合には大きなピッチの１つのターンで十分であり、或は別々のものでもよく、この場合には第１の層内に２つの分けられた大きなピッチのターンが存する。
【０００５】
ターンの第１の層は、電極ロッドと共に、ターンの第２の層のベース面を形成し、この面は、大きなピッチのターンの領域では非円形にされる。これにより、第２の層のターンが第１の層に沿って切線方向に滑ることによりその張力を失うことが防がれる。第２の層はこのように第１の層のまわりに緊張され、第１の層は電極ロッドのまわりに緊張される。このことは、電極ロッドの巻付け線の間に良好な熱伝導を与える。
【０００６】
冒頭に記載した種類の別の高圧放電ランプが米国特許明細書第４，７８３，６１１号（ＵＳ−Ａ−４，７８３，６１１）に記載されている。このランプでは、電極の巻付け線は、固定の目的で同様な節を有するが、巻付け線は、他の層の固定を強化するターンの第３の層も有することができる。
【０００７】
公知の電極の欠点は、これ等電極が、固定された巻付け線を有するためにターンの第１と第２の層を有せねばならないことである。他の欠点は、巻付け線が複雑なパターンでつくられねばならないこと、及び必然的に比較的大きな長さを有することである。
【０００８】
電極ロッドの巻付け線は、特別な巻回マンドレルで線から予じめつくられ、この状態で電極上に通されるのが普通である。巻付け線は２つの一体の層より成り、ターンの溶接または変形によって電極に固定されることができる。米国特許明細書第３，１７０，０８１号（ＵＳ−Ａ−３，１７０，０８１）には、電極ロッド上を通るターンの第１の層とこの第１の層上を通る第２の層を夫々有する電極をそなえた高圧放電ランプが開示されている。第１の層は、該層を電極ロッド上に固定するために熱い状態において変形され、間にエミッタが設けられる大きなピッチの２〜３のターンを有する。ターンの第２の層はエミッタを閉じ込めた状態に保つ。
【０００９】
溶接または局所的な変形は、電極ロッドの破損のためにランプや電極の廃棄につながることがあるという欠点を有する。その上、固定の特性が変るために電極毎に物理的な接触が変化し、したがって熱伝導が変化し、このことは、１つのタイプのランプ特性のばらつきにつながる。
【００１０】
英国特許明細書第１，０３４，０８０号（ＧＢ−Ｂ−１，０３４，０８０）には、電極ロッドが平らにされた区域を有する高圧放電ランプが開示されている。エミッタ材料が、かくしてつくられたくぼみ内に設けられ、平らにされた区域のまわりに押圧された、前以てらせん状に巻回された線で囲まれる。線は前記の区域の巾広い部分とのみ接触し、この部分に対してクランプされる。この巻付け線は電極の温度には僅かな影響しか有しない。
【００１１】
【発明の開示】
本発明の目的は、汎用で、製造の容易な簡単な構造を有する冒頭記載の種類の高圧放電ランプを供することにある。
【００１２】
本発明は次のようにすることにより前記の目的を達成したものである。すなわち、タングステンの巻付け線は電極ロッド上に直接巻き付けられ、且つ電極ロッドは、巻付け線がその周囲と接触する非円形断面区間を有するようにしたものである。この非円形断面区間は、円柱状の電極ロッドに対する押圧変形によって得られた少なくとも１つのへこみを有している。このへこみが、非円形断面を形成する。
【００１３】
巻付け線は非円形断面の周囲と接触するように電極ロッド上に直接に巻付けられねばならない。実際、巻付け線は、該巻付け線の内側が電極ロッドよりも広い時にだけ電極ロッド上を通過することができる。したがって、前以て巻回された線は円形または非円形のロッドの周囲と接触することができない。このことは、ロッドがその長さ方向に変る断面形を有する場合には更に防ぎ切れない。
【００１４】
巻付けによりつくられる張力は、非円形断面のために、ロッドに沿っての切線方向のずれによってゆるむことはあり得ない。非円形断面は、実際に、関係位置のターンに、ターンに沿って変化する曲率を与える。その結果、ターンはロッドのまわりに留められる。ターンは、巻付け線がつくられた時のロッドとの最初の接触を事実上維持する。
【００１５】
この電極構造は、巻付け線の寸法及び期待する効果に応じて、単層，２層或は多層を有する電極にこれを用いることができるので、広汎な用途を用いることができる。ターンの第１の層すなわち唯１つの層が実際上既にそれ自身が固定され、冒頭に記載した公知のランプのように同時に第１の層を固定せねばならない第２の層に対する非円形のベース面をつくる役をするだけではない。もっとも、巻付け線の第１の層の１つのターンの非円形断面はこれに加えて次のターンの層を固定する役をすることもできる。
【００１６】
ロッドはその全長にわたって非円形断面を有し、或はその全長にわたって巻付け線により取巻かれてもよく、或はその一部だけでもよい。非円形断面は例えば楕円形、正方形、六角形、或は略矩形とすることもできる。
【００１７】
けれども、１つの好ましい実施態様では、電極ロッドは円柱状の基本形状すなわち円形断面を有する。この形のロッドは製造が容易である。
【００１８】
この円柱状のロッドは研削により非円形断面を与えられることができる。けれども、製造速度上の理由及び機械加工とこれに伴う汚損が避けられるという理由から、電極ロッドは、該電極に非円形断面を与える変形部を有するのが有利である。変形の場合には、当初からあった材料がロッドから除去されることはなく、ロッドの材料が単に移動されるだけである。電極ロッドは例えば或る外形（profile）を有することができる。電極ロッドは、例えば、断面でみてロッドの左と右に切線方向に一対のプライヤーのジョーの間に挟んで平らにし、ロッドの左と右に翼状部分ができるようにしてもよい。けれども、代りに、電極ロッドを断面でみて一方の側だけ変形するようにすることもできる。ロッドが、例えば型をつけられた金床（frofiled anvil）上で、型をつけられたハンマー（profiled hammer）によって、断面でみて直径上の向き合った位置でへこまされると、突出部はこの断面でみてへこみの間につくられる。その結果、比較的小さなへこみが比較的大きな非円形を生じる。
【００１９】
巻き付け線は非円形断面の種々の領域にわたって、例えば、電極ロッドの幾つかの例えば２つまたはそれ以上のくぼみにわたって、或は、例えば、このような領域から恐らく１つまたは間の幾つかのこのような領域を覆って他の領域にわたって延在することもできる。
【００２０】
電極は容易につくることができる。巻付け線は、所定の直径の線を少なくとも１つの非円形断面の領域にわたってロッドのまわりに所定の回転数巻き付けることによって、先端近くの所定位置から電極ロッド上に設けられる。電極はこれによって完成される。２重層の巻付け線を有する電極の製造では、例えば先端から離れた位置から先端に向ってロッドのまわりに巻きつけられることができる。先端から、恐らくは先端を越えた、所定の距離に達すると、線は次いで、先端から所定の距離迄得られたターンの第１の層上を、例えばターンの第１の層と同じピッチ、例えば線径と同じピッチで巻き戻されることができる。電極はかくして完成される。
【００２１】
好ましい一実施態様では、電極ロッドには、対称的なパターンの非円形断面領域例えばへこみが設けられる。これの利点は、ロッドの２つの端は同じであり、また巻付け線をつくる時にロッドの先と終りを区別する必要がないことである。
【００２２】
本発明の処置は、比較的低い電力例えば１００Ｗ或はそれ以下のランプに特に適している。その理由は、これ等のランプは比較的細い電極ロッド例えば直径１５０〜７００μｍのロッドを有し、例えば直径５０〜３００μｍの巻付け線を有する比較的小さな電極を有するからである。この場合ロッド径と線径の比は≧１．３である。このような直径のロッドに対するこのような直径のらせん状に巻かれた線は、若し巻回された線がロッドと組立てられねばならないとすると、取扱いが難しい。このような線は、若し該線をその場に固定するために平らにされるか若しくは溶接されねばならないとすれば特に傷つき易くもある。
【００２３】
イオン化可能な封入物は、稀ガスのほかに、恐らくは金属ハロゲン化物と共に例えば水銀を含むことができる。放電容器は例えば石英ガラスまたはセラミック材料例えば単結晶または多結晶酸化アルミニウムとすることができる。
【００２４】
放電容器は外管内に配設することができ、この外管は、その中にガスが封入されまたランプ口金を有することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面につき説明する。
図１において、高圧放電ランプは、真空気密に閉じられ、始動ガスとしてのアルゴン／キセノン、金属沃化物及びバッファガスとしての水銀を含む図では石英ガラスでつくられた放電容器１を有する。導線２が放電容器内に入る。これ等の導線は夫々各電極３に接続される。電極は夫々先端５を有する電極ロッド４と、先端に隣接して電極ロッドの周囲と略接触するターンを有するタングステンの巻付け線６とを有する。
【００２６】
電極ロッド４（図３，図４参照）は、タングステンの巻付け線がその周囲と接触する非円形断面を有する。
【００２７】
電極３は、直接電極ロッド４上にあるターンの第１の層を有するタングステンの巻付け線６を有し、この層は、先端５の近くでターンの第２の層に移り、この第２の層は第１の層の上に配される。
【００２８】
図示のランプは図では石英ガラスでつくられた外管１０を有し、この外管には、接触部１２が設けられたランプ口金１１が固着される。接触部は夫々の導線２に接続される。
【００２９】
図２−図４では、図示の電極ロッド４は直径３０８μｍの円柱状の基本形状と、非円形断面の領域に変形部７を有する。
【００３０】
電極は３ターンの直径１７０μｍのタングステン線から成る巻付け線６を有する。この巻付け線は２つの変形部にわたって延在して、電極ロッド４に固定される。図２は、電極ロッドの変形によるターンの直径の相違を示す。図示の電極は例えば７０Ｗの電力を消費するランプの中に用いられることができる。巻付け線は、線が図３及び図４のロッドのまわりに直接巻付けられるということだけでロッド上に固定される。
【００３１】
図４は、電極ロッド４が、直径上向き合ったへこみ７１（図３）間の直径上向き合った膨らみ７２を示す。
【００３２】
図５では、電極ロッド４は、巻付け線が設けられる前の電極先端５が他方の先端５′と同じであるように変形部７の対称的なパターンを有する。ロッドは、３５Ｗランプに用いられるように、直径１７０μｍの基本形状を有し、１２５μｍのタングステン線を巻付けられることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高圧放電ランプの側面図である。
【図２】図１に示した電極とは別の電極の側面図である。
【図３】図２に示した電極の電極ロッドの側面図である。
【図４】図３IVで取った電極の側面図である。
【図５】別の電極ロッドの側面図を示す。[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention includes a discharge vessel that includes an ionizable enclosure that is closed in a vacuum-tight manner and that includes a lead connected to each electrode, the electrode comprising a tungsten electrode rod having a tip, and a tip It relates to a high-pressure discharge lamp having a tungsten winding with a turn in close contact with the periphery of this electrode rod.
[0002]
[Prior art]
Such a high-pressure discharge lamp is known from US Pat. No. 5,001,397 (US-A-5,001,397).
[0003]
The electrode winding has the purpose of lowering the electrode temperature during operation compared to the absence of this winding. The electrode is actually provided with a large heat dissipation surface. Another purpose would be, for example, to immerse the electrode in the emitter suspension to hold the emitter during the winding turns, thereby lowering the work function of the electrode.
[0004]
The electrode of the known lamp comprises a winding line having a first layer of turns, at least one of which has a relatively large pitch, and the first layer opposite to the direction of the first layer of the winding line. And a second layer of turns provided thereon. These first and second layers may be integral, in which case one turn with a large pitch is sufficient, or they may be separate, in which case the two layers in the first layer are separated. There is a big pitch turn.
[0005]
The first layer of the turn, together with the electrode rod, forms the base surface of the second layer of the turn, which surface is made non-circular in the region of the large pitch turn. This prevents the turn of the second layer from losing its tension by sliding along the first layer in the tangential direction. The second layer is thus tensioned around the first layer and the first layer is tensioned around the electrode rod. This provides good heat conduction between the windings of the electrode rod.
[0006]
Another high-pressure discharge lamp of the type mentioned at the outset is described in US Pat. No. 4,783,611 (US-A-4,783,611). In this lamp, the electrode windings have similar nodes for fixing purposes, but the windings can also have a third layer of turns that enhances the fixing of other layers.
[0007]
A drawback of the known electrodes is that they must have a first and second layer of turns in order to have a fixed winding. Another drawback is that the winding must be made in a complex pattern and necessarily has a relatively large length.
[0008]
The electrode rod winding wire is usually pre-cursed from the wire with a special winding mandrel and passed over the electrode in this state. The winding line consists of two integral layers and can be fixed to the electrode by welding or deformation of the turns. U.S. Pat. No. 3,170,081 (US-A-3,170,081) includes a first layer of turns passing over an electrode rod and a second layer passing over the first layer. A high-pressure discharge lamp with electrodes each having been disclosed is disclosed. The first layer is deformed in the hot state to secure it on the electrode rod and has a large pitch of 2-3 turns with an emitter in between. The second layer of turns keeps the emitter confined.
[0009]
Welding or local deformation has the disadvantage that it can lead to lamp or electrode disposal due to electrode rod breakage. Moreover, because the fixed characteristics change, the physical contact changes from electrode to electrode, thus changing the heat conduction, which leads to variations in one type of lamp characteristics.
[0010]
British Patent Specification 1,034,080 (GB-B-1,034,080) discloses a high-pressure discharge lamp having an area where the electrode rods are flattened. The emitter material is provided in a cavity thus created and surrounded by a pre-spirally wound line pressed around the flattened area. The line contacts only the wide part of said area and is clamped against this part. This winding has only a minor effect on the electrode temperature.
[0011]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
The object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp of the kind described at the beginning which has a simple structure which is universal and easy to manufacture.
[0012]
The present invention achieves the above-mentioned object as follows. That is, the tungsten winding is wound directly on the electrode rod, and the electrode rod has a non-circular cross-sectional section in which the winding wire contacts the periphery. This non-circular cross-section section has at least one indentation obtained by pressing deformation on the cylindrical electrode rod. This indentation forms a non-circular cross section.
[0013]
The winding must be wound directly on the electrode rod so as to contact the periphery of the non-circular cross section. Indeed, the winding wire can only pass over the electrode rod when the inside of the winding wire is wider than the electrode rod. Thus, the pre-wound line cannot contact the circumference of the circular or non-circular rod. This cannot be further prevented if the rod has a cross-sectional shape that varies in its length.
[0014]
The tension created by winding cannot be relaxed by a tangential shift along the rod because of the non-circular cross section. A non-circular cross-section actually gives the turn at the relevant location a curvature that varies along the turn. As a result, the turn is held around the rod. The turn effectively maintains the initial contact with the rod when the winding is made.
[0015]
Since this electrode structure can be used for an electrode having a single layer, two layers, or multiple layers, depending on the size of the winding wire and the expected effect, it can be used in a wide range of applications. The first layer of the turn, i.e. only one layer is already fixed in itself, and the non-circular base for the second layer which must be fixed at the same time as the known lamp mentioned at the beginning It ’s not just about creating faces. However, the non-circular cross section of one turn of the first layer of the winding line can also serve to fix the layer of the next turn in addition to this.
[0016]
The rod may have a non-circular cross-section over its entire length, or it may be surrounded by a winding line over its entire length, or only a portion thereof. The non-circular cross section can be, for example, oval, square, hexagonal, or substantially rectangular.
[0017]
However, in one preferred embodiment, the electrode rod has a circular pillar-shaped basic shape i.e. a circular cross-section. This type of rod is easy to manufacture.
[0018]
The circular column-shaped rod can be given a non-circular cross-section by grinding. However, for reasons of manufacturing speed and because machining and associated fouling are avoided, it is advantageous for the electrode rod to have a deformation that gives the electrode a non-circular cross section. In the case of deformation, the original material is not removed from the rod, the rod material is simply moved. The electrode rod can have a certain profile, for example. For example, the electrode rod may be flattened by sandwiching it between jaws of a pair of pliers in the direction of the cut line on the left and right of the rod when viewed in cross section, so that a wing-like portion is formed on the left and right of the rod. However, alternatively, the electrode rod can be deformed only on one side when viewed in cross section. When the rod is dented in a diametrically opposed position in cross section by a profiled hammer, for example on a shaped frofiled anvil It is made between the dents by looking at the cross section. As a result, relatively small indentations result in relatively large non-circular shapes.
[0019]
The wrapping line spans various regions of the non-circular cross-section, for example, over several, eg, two or more depressions, of the electrode rod, or, for example, perhaps one or several of this from this region. It can also extend over other areas over such areas.
[0020]
Electrodes can be made easily. Winding wire, by winding a predetermined number of revolutions in at least one around the rod over a region of non-circular cross-section lines of predetermined diameter is provided on the electrode rod from where a fixed position near the tip. The electrode is thereby completed. In the production of an electrode having a double layer winding, it can be wound around the rod, for example, from a position away from the tip towards the tip. When a predetermined distance is reached from the tip, perhaps beyond the tip, the line then passes over the first layer of the turn obtained to the predetermined distance from the tip, for example the same pitch as the first layer of the turn, for example It can be rewound at the same pitch as the wire diameter. The electrode is thus completed.
[0021]
In a preferred embodiment, the electrode rod is provided with a symmetrical pattern of non-circular cross-sectional areas such as indentations. The advantage of this is that the two ends of the rod are the same and there is no need to distinguish between the tip and end of the rod when making the winding.
[0022]
The treatment of the present invention is particularly suitable for lamps with relatively low power, for example 100 W or less. The reason is that these lamps have relatively thin electrode rods, for example 150-700 μm diameter rods, for example, relatively small electrodes with winding diameters of 50-300 μm diameter. In this case, the ratio of the rod diameter to the wire diameter is ≧ 1.3. Such a spiral wound wire for such a diameter rod is difficult to handle if the wound wire must be assembled with the rod. Such wires are particularly vulnerable if they must be flattened or welded to secure the wire in place.
[0023]
Ionizable inclusions can contain, for example, mercury in addition to rare gases, possibly with metal halides. The discharge vessel can be, for example, quartz glass or a ceramic material such as single crystal or polycrystalline aluminum oxide.
[0024]
The discharge vessel can be arranged in an outer tube, which can be filled with gas and have a lamp cap.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1, the high-pressure discharge lamp has a discharge vessel 1 which is closed in a vacuum-tight manner and is made of quartz glass in the figure containing argon / xenon as starting gas, metal iodide and mercury as buffer gas. Conductor 2 enters the discharge vessel. These conducting wires are connected to the respective electrodes 3. The electrodes each have an electrode rod 4 having a tip 5 and a tungsten winding 6 having a turn adjacent to the tip and substantially in contact with the periphery of the electrode rod.
[0026]
The electrode rod 4 (see FIGS. 3 and 4) has a non-circular cross section in which a tungsten wrapping wire is in contact with its surroundings.
[0027]
The electrode 3 has a tungsten winding 6 having a first layer of turns directly on the electrode rod 4, which layer moves to a second layer of turns near the tip 5, and this second This layer is disposed on the first layer.
[0028]
The illustrated lamp has an outer tube 10 made of quartz glass in the figure, and a lamp base 11 provided with a contact portion 12 is fixed to the outer tube. The contact portion is connected to each conductor 2.
[0029]
In Fig. 2-4, the electrode rod 4 shown has a basic shape circular pillar-shaped with a diameter 308Myuemu, the deformed portion 7 in a non-circular cross-section areas.
[0030]
The electrode has a wound wire 6 made of tungsten wire having a diameter of 170 μm and 3 turns. This winding wire extends over the two deformation portions and is fixed to the electrode rod 4. FIG. 2 shows the difference in turn diameter due to deformation of the electrode rod. The illustrated electrode can be used in a lamp that consumes, for example, 70 W of power. The winding line is secured on the rod only that the line is wound directly around the rod of FIGS.
[0031]
FIG. 4 shows bulges 72 in which the electrode rod 4 is diametrically opposed between diametrically opposed dents 71 (FIG. 3).
[0032]
In FIG. 5, the electrode rod 4 has a symmetrical pattern of deformed portions 7 such that the electrode tip 5 before the winding line is provided is the same as the other tip 5 ′. The rod has a basic shape with a diameter of 170 μm and can be wound with a 125 μm tungsten wire, as used in a 35 W lamp.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a high-pressure discharge lamp.
FIG. 2 is a side view of an electrode different from the electrode shown in FIG.
3 is a side view of an electrode rod of the electrode shown in FIG.
4 is a side view of the electrode taken in FIG. 3IV.
FIG. 5 shows a side view of another electrode rod.

Claims

A vacuum-tightly closed, ionizable enclosure is included, with a discharge vessel into which a lead connected to each electrode enters, said electrode comprising a tungsten cylindrical electrode rod having a tip and a near-tip tungsten rod in the high-pressure discharge lamp having a winding wire of tungsten having a turn in contact with the periphery of the electrode rod, winding wire of the tungsten wound directly onto the electrode rod, and the electrode rod, the winding wire contact touch to high-pressure discharge lamp, characterized in that have at least one indentation obtained by press-deformation.

It has a dent of a plurality of said, in a position where each of the two said indentation has opposed in the radial direction of the electrode rod, the electrode rod of claim 1 having a bulge between two indentations facing High pressure discharge lamp.

3. The high-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the plurality of dents are provided at symmetrical positions in both directions from the center position in the longitudinal direction of the electrode rod toward both ends of the electrode rod .